安徽铜陵冬瓜山铜矿矿床论文

1、安徽铜陵冬瓜山铜矿矿床论文 学院：资源学院 专业：资源勘查工程（固体方向） 班级：021112姓名：梁大祥学号：20111002029 第一章 成矿地质背景1、 矿床的大地构造位置 铜陵地区位于贵池马鞍山隆起带（印支期隆起带）的中部，西以炎庐断裂带为界非别与华北地块与大别地块毗邻，南东与江南台隆相连。南、北两侧分别被两条东西向的隐伏基底断裂所围限，与贵池，繁昌两个北东向的“S”状窿 褶带相隔，东西两侧分别为北东向大型断裂带为界，构成一个相对独立的棱形隆起地块。（图1） 1.沉降带;2.隆起带;3.背斜轴;4.向斜轴;5.断层;6.炎庐断裂带;7.构造单元边界 图1、矿床大地构造图2、 区域地质

2、区内构造主要为北东向青山背斜和近东西向、南北向、北东向断裂。矿区内岩浆岩广泛发育，多为 浅 成超浅成的小型侵入体，呈 岩墙或岩枝状，岩性主要为石 英 闪 长(斑) 岩，岩石的黑云母 A r A r 坪年龄为 135.8±1.1Ma ，锆石 年龄为 135.5±2.1Ma 。（图2） 1 -第四系; 2 -中三叠灰岩、白云岩质灰岩; 3 -下三叠灰岩; 4 -石英闪长岩; 5 -辉石闪长岩; 6 -花岗闪长岩; 7 -实测及推测断层; 8 -矿体水平投影 图2、地质图 地层铜陵地区地表除缺失中下泥盆统和下石炭统地层外,从志留系至第四系均有出露,其中志留系、泥盆系、石炭系、二叠

3、系及下、中三叠统地层分布较广,而上三叠统、侏罗系和白垩系地层分布较为零星。志留系为海相碎屑沉积;上泥盆统为陆相沉积;中上石炭统及下二叠统以海相碳酸盐沉积为主,伴有少量碎屑沉积;上二叠统下部为海陆交互相含煤沉积,上部为海相碳酸盐; 下、中三叠统为海相碳酸盐沉积;上三叠统及早、中侏罗世地层为陆相碎屑沉积;晚侏罗世至早白垩世为巨厚的陆相火山岩系和碎屑岩系;晚白垩世至第三纪沉积物为一套巨厚的陆相红色碎屑岩系,局部地区含膏盐。不同时代地层的含矿性存在明显差异,上古生和下三叠统以Cu、S为主,次为Fe、Au、P b、Zn;中三叠统及白垩系以Fe、S(Cu、Au)组合为主,次为P b、Zn。其中,石炭系至二

4、叠系和下白垩统是本区Fe、Cu、S、Au、Mo、P b、Zn等矿产的主要赋存部位。中石炭统黄龙组顶部和上统船山组底部是铜陵地区重要的含矿层位。据不同时代地层中Cu储量所占比例统计结果表明:石炭系约占62169 % ,二叠系约占6110 % ,下三叠统约占30105 % ,志留系至泥盆系约占0193 %。冬瓜山矿区主要出露下-中三叠统沉积岩系，深部可见上泥盆统一上二叠统地层。矿区褶皱构造为青山背斜，轴向35-45°，呈“S”形展布，宽约8km，长约225km，向东北倾伏，北西翼较陡，南东翼较缓。此外区内还发育一些小揉皱。断裂构造主要为南北向，其次为东西向，以及北东向、北西西-北北西向；

5、成矿后主要是北西向，次为东西向。岩浆岩铜陵地区中基中酸性侵入岩比较发育,已发现大小岩体共76个,出露总面积约30km2。侵入体产状主要呈岩株、岩墙状,次为岩床、岩枝及岩脉,出露面积一般为1km2 3km2 ,最小者不足0. 2km2 (青山脚石英闪长岩体) ,最大者约10km2 (凤凰山花岗闪长岩体) 。岩体在地表出露的形态主要呈椭圆形或长椭圆形,长轴方向为NE向。岩性主要为辉石闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩和花岗斑岩及一些晚期(长英质?)脉岩。形成时代为185Ma90Ma,属于燕山期产物。 构造 不同层次、不同性质和不同方向的构造组成了铜陵地区的构造格架,根据地质特征,可将铜陵地区构造划分为

6、基底构造和盖层构造两大类。基底构造主要为近东西向和南北向的隐伏深断裂,如铜陵南陵、铜陵戴家汇近东西向断裂和狮子山天屏山近南北向断裂和沿长江北北东向断裂,这些基底断裂的形成和演化控制了区内构造格架以及岩浆岩和矿床的分布,其中,近东西向断裂对成矿作用的控制最为要（图3）。盖层构造可分为褶皱构造和断裂构造。褶皱构造以轴向NE和NNE的宽缓背斜、向斜为特征,由北西至南东依次为铜官山背斜、青山背斜、朱村向斜、永村桥舒家店背斜和凤凰山复向斜等,以及叠加其上的次一级短轴背(向)斜。断裂构造主要为南北向断裂、东西向断裂、北东向断裂和北西向断裂（图3) 。12第三系; 22侏罗系白垩系; 32泥盆系三叠系; 4

7、2志留系; 52燕山期岩浆岩; 62盖层断裂; 72印支期复式背斜; 82印支期复式向斜;92燕山晚期复式褶皱; 102基底断裂; 112铜矿床; 122硫铁矿; 132铅锌矿; 142多金属矿; 152矿田; 162矿床代号: 图3 第二章 矿床地质特征（一）矿床地质 狮子山矿田主要包括四个岩性单元:1、 约14m的浅变质底部单元,主要由泥盆系五通组砂岩、粉砂岩和薄层页岩组成;2、 厚约4668m的碳酸盐单元,系矿区主要含矿建造,由上石炭统下部白云岩、中部结晶灰岩(黄龙组)、上部灰岩(船山组)组成;3、 厚达362550m的二叠系厚层碳酸盐-碎屑岩单元,与下伏中石炭统碳酸盐整合接触,由下部沥

8、青灰岩、中部硅质岩和含煤砂页岩及上部硅质岩和薄层灰岩组成;4、 下-中三叠统泥页岩、灰岩和白云质灰岩单元,系本区唯一出露地表的岩系(图4)。狮子山矿田沉积序列中,下石炭统地层缺失,反映本区在晚泥盆世末期出现局部抬升。上石炭统碳酸盐单元底部沉积相从矿区向外围由细砾岩、页岩变为碎屑流角砾岩。岩性厚度、结构和成分的快速变化表明,该区在晚石炭世为典型的海底碎屑流沉积环境,受生长断裂及断限盆地制约。图4、安徽铜陵狮子山矿田地质简图矿田内地表主要出露三叠系地层 ,钻孔揭示深部存在泥盆系、石炭系和二叠系地层;构造主要发育北东向的青山背斜,以及近南北向、近东西向、北东向和北西向的断裂;岩浆岩主要为燕山期辉石闪

9、长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩等中酸性侵入岩以及晚期煌斑岩、花岗斑岩等脉岩。（图5） 冬瓜山铜(金)矿床是狮子山矿田内规模最大、埋藏最深的铜(金)矿床,已达到超大型规模。主矿体呈层状、似层状赋存于泥盆系上统五通组顶部至上石炭统船山组灰岩之中,产状与控矿岩层近于一致,剖面上为一略向上凸的弯月形。矿石类型主要为含铜磁黄铁矿矿石、含铜蛇纹石岩、含铜矽卡岩,次为含铜黄铁矿矿石、含铜硬石膏岩、含铜磁铁矿矿石、含铜粉砂岩、含铜石英闪长岩。矿石构造主要为块状构造、浸染状(细脉浸染状)构造、脉状网脉状构造、条纹状构造、条带状构造、角砾状构造,层纹状构造等。矿石结构主要为粒状结构、交代结构、重结晶结构,胶状沉积结

10、构等。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿,胶黄铁矿等;次为方黄铜矿、闪锌矿、菱铁矿、白铁矿等;脉石矿物主要为石榴石、透辉石、透闪石、斜(粒)硅镁石、蛇纹石、滑石、硬石膏、石英和方解石;此外还有一些微量矿物(如金、银、铋等) 。区内热液蚀变强烈,多叠加在接触交代变质作用之上。蚀变种类主要有钾化、硅化、蛇纹石化、碳酸盐化、硬石膏化、绿帘石化、绿泥石化、滑石化等。 图5矿体特征铜陵矿集区共有180处矿床和矿点,其中大型矿床2个、中型矿床19个和小型矿床33个。冬瓜山大型铜矿所处的狮子山矿田,是铜陵矿集区内最大的矿田,发育6个铜金矿床。 矿区岩浆岩矿区仅见燕山期侵入岩,地表出露面积约3km

11、2。它们呈陡倾的岩株或岩脉侵入上述四个地层单元。现已发现6个侵入体,侵位年龄介于152.9135.8Ma (唐永成等,1998);直径100300m、延伸1000m的青山脚岩体,与成矿关系密切。该岩体周围分枝出众多小岩枝或岩脉,多沿原生硬石膏层顺层侵入。侵入体的主要岩相为石英闪长岩、石英二长闪长岩及辉石二长闪长岩。副矿物磁铁矿的大量出现,表明侵入体属典型的I-型或磁铁矿系列花岗岩(Ishihara,1981)。斜长石和辉石的成分反序分带,表明岩浆在上侵过程或岩浆房中发生了混染作用。利用角闪石地质压力计估算,两个岩体的角闪石结晶压力分别为0.020.17GPa和0.300.46GPa,对应的侵位

12、深度分别为0.86.3km及11.116.9km。与矿化有关的岩体主要为高钾钙碱性,富集大离子不相容元素,亏损高场强元素,形成于陆内环境,但遭受流体交代,岩浆起源于加厚的下地壳。 矿区构造构造重建及应力场分析表明,与古生代裂谷相关的一系列东西向和南北向基底断裂,在中生代又遭受到挤压、剪切及旋转等变形构造叠加。青山背斜为“S”型褶皱群,长8km,宽22.5km,轴面倾角35°45°,控制了狮子山矿田的发育空间。背斜核部为志留系-泥盆系沉积地层,两翼则为二叠系-三叠系地层。一系列北东和北西向的断层交汇部位,为燕山期侵入体及成矿热液系统提供了空间。顺层断裂和层间拆离面是矿区最重要

13、的控岩控矿构造,可能为小型岩脉或岩席的侵位以及成流体的迁移提供了通道。（二）矿床形态冬瓜山为隐伏矿床,所有矿体均分布在海拔标高-745-1007m深处。主矿体呈层状-似层状,分布面积约0.98 km2,与青山背斜褶皱轴面近于平行,北东向延展。主矿体与上泥盆统五通组砂岩呈似整合接触,并受上石炭统碳酸盐地层控制。矿体因褶皱而呈扁平蘑菇状,长约1810m,平均厚度34.2m。矿体西北翼平缓,倾向北西,倾角30°40°,向下延伸75545m;东南翼倾向南东,倾角35°40°,向下延伸10460m。尽管矿体部分被石英二长闪长岩所吞噬,但其基本形态仍完好保存冬瓜山主

14、矿体外围发育若干小型“卫星”矿体,包括块状黄铁矿体、含铜磁铁矿体及矽卡岩铜矿体。块状黄铁矿体长200300m,厚46m,为板状硫化物矿席,或作为夹层赋存于主矿体中,或构成主矿体的边缘相;矽卡岩铜矿体通常以14m厚的矿囊形式沿岩株与围岩的接触带发育;而含铜磁铁矿体产于岩株附近,并叠加在主矿体上(图6、7)。图6、安徽铜陵冬瓜山矿床不同标高平面图 图7、安徽铜陵冬瓜山矿床不同类型矿石平面分布投影图矿石特征GDS-K-1 含铜磁黄铁矿矿石（图8-1） 灰黄色块状构造，中细粒结构，含金黄色磁黄铁矿、黄铁矿和暗黄色铜矿，结晶程度一般，金属光泽，磁黄铁矿含量约70%，铜矿含量约10% 图8-1GDS-K-

15、3 晚期含铜黄铁矿矿石（图8-2） 灰黄色，块状构造，含粒状黄铁矿，黄铁矿粒径大小不相等，1-6mm皆有，黄铁矿结晶程度良好，金黄色，呈金属光泽，含量约60%，少量金属光泽暗黄色矿物为铜，结晶程度差，含量约5%；石英含量约35%，油脂光泽，结晶程度好，类似镶嵌于黄铁矿中。 图8-2DGS-K-4 细脉侵染状矿石（图8-3） 暗灰黑色，块状构造，侵染状结构，含石英，结晶程度较差，多数呈现绿色，少数为灰白色，油脂光泽，可见贝壳状断口；可见黑色直径约1mm的脉状矿物穿插于其间，呈条带状，半自形，其中含有铜矿石；含中粗粒柱状长石，结晶程度一般。 图8-3DGS-Y-1 矿化大理岩（图8-4） 块状或者

16、细脉状构造，暗灰黑色大理岩，细粒粒状变晶结构少部分矿化可见少数零星粒状黄铁矿或者铜矿，金属光泽，含量约5%，可以推定该标本为含方解石或者长石围岩。 图8-4DGS-Y-2 石英闪长岩（图8-5） 灰黑色，块状构造，中粗粒结构，可见粒状石英，自形程度一般，1-2mm，含量约35%；斜长石含量25%,可见少数角闪石以及片状黑云母，油脂光泽。 图8-5DGS-SH-2 蛇纹石化大理岩（图8-6） 暗灰黑色带有绿色色调，块状构造，纤维状结构，主要矿物为黑色大理岩，含量约80%，丝绢光泽，可见局部地区蛇纹石化，呈纤维状，定向排列，绿色，油脂光泽，含量约10%，蛇纹石喂蚀变矿物。矿石内含有零星斑点状黄铁矿

17、以及铜矿，镶嵌于大理岩中。 图8-6DGS-SH-3 钾长石化石英闪长岩（图8-7） 暗红黑色，块状构造，细粒粒状变晶结构，肉红色钾长石，丝绢光泽晶形不明显，含量约30%，含黑色辉石，白色斜长石，斜长石呈长柱状，晶形一般，喊少量粒状石英。 图8-7第三章 矿床成因简析海底喷流成矿作用持有海底喷流沉积成 因或沉积一叠加改造观点的研究者从不同侧面对长江中、下游地区上石炭统底部的层状硫化物矿体的海底喷流沉积成因进行 了探 讨。支持冬瓜山层状矿体海底喷流沉积成 因的主要依据 矿体的形态特征。冬瓜山层状矿体受地层控制明显,呈层状、似层状产于晚泥盆世砂岩与晚石炭 世黄龙组碳酸盐岩之间。（图9） 图9块状硫

18、化物与膏盐建造的成因 在冬瓜山,几乎所有的块状硫化物透镜体和黄铁矿-蛇纹石矿席均似整合覆盖于下盘网脉状矿化带之上,并被上石炭统碳酸盐建造整合覆盖,主矿体显示明显的层控特征。这些“双层”结构特征也广泛地见于在铜陵矿集区其它块状硫化物床和矿点。网脉状矿带根植于下盘五通组砂岩岩系,并被半整合的石英-绢云母蚀变带包裹,十分类似于某些典型的VMS和Sedex型矿床。这些矿床特征暗示,冬瓜山块状硫化物透镜体很可能是海西期海底热液活动的产物。含铜黄铁矿-蛇纹石矿席尽管具有镁质矽卡岩矿物组合,但仍然残留了快速沉积的结构构造特征,如软沉积变形、胶状黄铁矿纹理、铁硫化物中的白云石和石膏纹层等。详细的岩相学观察表明

19、,纹层状黄铁矿主要为胶状结构和草莓状结构,黄铁矿草莓局部集聚形成集合体。这些结构证据表明,含铜黄铁矿-蛇纹石矿席的原生矿物组合为硫化物+石膏+白云石+粘土,显示海底喷气岩的矿物组合特征。受晚侏罗世岩浆活动引起的热变质和热液交代作用影响,这些原生矿物集合体最终转变成现今的夕卡岩矿物组合。例如,热变质作用使部分石膏发生脱水形成硬石膏;细粒黄铁矿通过下列反应形成磁黄铁矿:2FeS2= 2FeS + S2细粒白云石部分蚀变形成蛇纹石-滑石-镁橄榄石组合,反应公式如下:3CaMg(CO3)2+ 4SiO2+ H2O =Mg3Si4O10(OH)2+ 3CaCO3+ 3CO22Mg3Si4O10(OH)2

20、+ 2H2O =Mg6Si4O10(OH)8+ 4SiO25Mg3Si4O10(OH)2+ 6CaCO3+ 4SiO2=3Ca2Mg5Si8O22(OH)2+ 6CO2+ 2H2OCa2Mg5Si8O22(OH)2+ 11CaMg(CO3)2=8Mg2SiO4 + 13CaCO3+ 9CO2+ H2O 展示了含铜黄铁矿-蛇纹石矿席及上覆含铜块状硫化物透镜体的空间分布及厚度变化。黄铁矿-蛇纹石矿席广泛出现于整个主矿体的底部,但其厚度变化显示,它们主要堆积于三个沉积洼陷部位,围绕下盘网脉状矿分布。这暗示,海底热液流体穿过下盘渗透性砂岩建造时形成以网脉状为代表的热液补给带,由补给带向上排泄的热流体进入海底后流向低洼部位并沉积形成纹层状黄铁矿+石膏+白云石层,即黄铁矿-蛇纹石矿席。含铜块状硫化物透镜体的空间分布类似于黄铁矿-蛇纹石矿席的分布,但富集中心偏离后者的沉积中心,表明块状硫化物透镜体主要分布于晚石炭世海底热液喷